Горизонты химии. 
Концепции современного естествознания

Химия — быстро развивающаяся отрасль науки. Даже ее знатокам трудно установить число отдельных химических наук. Интересную попытку, которая заслуживает внимания, на этот счет предпринял Н. Е. Аблссимов^[1]. Он выделил восемь разделов химии, каждый из которых, за исключением аналитической и неорганической химии, разбил на отдельные химические науки. Набралось шесть десятков химических наук (табл. 5.12), входящих в состав основных разделов химии. В указанную таблицу не включены исторические предшественники научной химии, алхимия и ятрохимия (предшественница медицинской химии).

Таблица 5.12

Химические науки.

Химия занимает в жизни человека исключительно важное место. Это обстоятельство далеко не всегда учитывается авторами, пишущими о химии или же создающими ее визуальные образы. В историческом плане развитие химии было отмечено тремя стереотипами. Во-первых, химики длительное время изображались как персонажи, пристально рассматривающие содержимое пробирок (а в пробирке часто моча!). Во-вторых, воспроизводились пейзажи труб, задымляющих небеса. В-третьих, современные химики изображаются в окружении стеклянной посуды, заполненной жидкостью различных цветов. Химики-профессионалы сетуют: пора менять имидж химии, нужен ее новый художественный образ. Поддерживая их позицию, мы предлагаем лицо красавицы.

В нашей книге нет возможности рассмотреть химические науки одну за другой. Тем не менее мы решили обратить внимание читателя по крайней мере на ее расширяющиеся горизонты (рис. 5.8). Химия присутствует едва ли не повсюду и в большом (космохимия, геохимия), и в малом (нанохимия).

В главах, посвященных космологическим и геологическим концепциям, нам не раз приходилось обращаться к вопросам химического содержания «большого». Поражают многоступенчатые процессы дифференциации вещества в космических и планетарных масштабах, длительностью в миллионы и даже миллиарды лет. Чем длительнее и разнообразнее процессы, в которые было вовлечено вещество, тем дальше оно по своему химическому составу от своей основы, каковым в конечном счете, возможно, является вакуум.

Рис. 5.8. Возможный образ современной химии.

Если иметь в виду прежде всего пространственные масштабы, то противоположностью космохимии является нанохимия. Ее объекты исследования — тела, поперечник которых не превышает 100 нанометров. Это означает, что число поверхностных атомов не отличается резко от всего числа атомов нанообъекта. Вследствие этой их особенности наночастицы взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой по-другому, чем макротела. К тому же их нельзя рассматривать как одинаковые и статистически неразличимые. Объекты нанохимии чрезвычайно многообразны. О них дает представление табл. 5.13¹.

Таблица 5.13

Объекты нанохимии.

¹ Мелехов И. В. Тенденции развития нанохимии // Российский химический журнал. 2002. Т. XLVI. № 5. С. 7.

Окончание табл. 5.13

С каждым типом наночастиц связана особая разновидность нанохимии. Им посвящены тысячи книг и статей. Но особое внимание привлекли фуллерены и тубелены (рис. 5.9). И неудивительно, ведь они состоят из атомов углерода, одного из самых распространенных химических элементов на Земле.

Рис. 5.9. Фуллерен (слева) и ту белен.

За открытие фуллерена, состоявшееся в 1985 г., X. Крото, Р. Кёрл и Р. Смолли были удостоены Нобелевской премии по химии за 1996 г. Оно было признано выдающимся достижением XX в. В молекулах фуллеренов атомы углерода расположены в вершинах правильных шестии пятиугольников, из которых составлена поверхность сферы или эллипсоида. Наиболее изученным фуллереном является С₆₀. Его размер меньше 1 нм. В конденсированной среде атомы фуллерена С₆₀ сохраняют свою индивидуальность. А она довольно необычна, ведь в середине молекулы находится вакуум, пронизываемый электромагнитными лучами. Его геометрическая форма напоминает устройство некоторых фрагментов ДНК. Это обстоятельство наводит на мысль, что фуллерены знаменуют собой мост между неорганическим и живым веществом.

Исключительно перспективным направлением нанохимии является химия биомиметических материалов. Речь идет о соединениях, иммитирующих свойства биоматериалов, обладающих свойствами, актуальными для жизнедеятельности человека. За миллиарды лет эволюции природа создала многие конструкции, путь к которым невозможно воспроизвести исходя непосредственно из принципов и законов химии. Но поскольку эти материалы известны, то можно сократить путь исследования. Изучают сами эти материалы и разрабатывают пути синтеза подобных материалов. Показательно, например, что полимерные нановолкна были созданы после изучения паутин, застывшего продукта паутинных желез. В результате удалось синтезировать нити, которые по прочности не уступают стальной проволоке такого же диаметра, но значительно легче ее.

Нанохимия находится на подъеме. Она существенно раздвинула концептуальные границы химии. С другой стороны, многочисленные ее успехи связаны с решением конкретных технологических, экологических и медицинских задач.

Выводы

• • Мир химических концепций становится все более разнообразным.
• • В силу актуальности химии ее имидж нуждается в совершенствовании.
• • Нанохимия знаменует собой многочисленные достижения химии как в концептуальном, так и в прикладном отношении.

• [1] Аблесшюв II. Е. Синопсис химии: справочно-учебное пособие по общей химии. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. Содержание.